海洋沉积证据在低纬过程气候变化中的应用及展望

在国内外研究的基础上,对印太暖池区的沃克环流和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、热带辐合带(ITCZ)等低纬过程的空间分布和随时间的变化规律及其研究方法进行初步归纳,并指出研究中存在的问题。本文论述了厄尔尼诺-南方涛动变率在全新世早期及中世纪气候异常期(1 000~700 a BP)的晚期逐渐增强,介绍了热带辐合带在BA暖期(B?llingAller?d Warm Period)和前北方期(pre-Boreal,10.3~9.5 ka BP)的北移,以及在新仙女木事件(Younger Dryas Event,12.5~11.5 ka BP)和北大西洋冷期(距今7.5~5 ka BP)期间的南移。对低纬过程长时间尺度轨道周期的探讨表明,末次冰盛期赤道东太平洋出现了较偏南的热带辐合带锋面系统,甚至在1.65 Ma冰期,热带辐合带也有快速南移的证据。海洋沉积的粒度、黏土矿物、陆源粉尘、元素和同位素、有孔虫分析等研究方法在推测厄尔尼诺-南方涛动和热带辐合带位移中有很好的应用,建议以陆源生态系统对气候的响应为切入点、以孢粉为手段来探讨陆源植被、气候、火灾和海-陆大气环流等低纬过程的变化特征,进而反演沃克环流(或厄尔尼诺-南方涛动)演化和热带辐合带位移的影响。

稳态转换视角下生态系统服务变化过程与作用机制

优化生态系统服务供给是实现人类社会与自然生态系统和谐发展的必然途径。生态系统在平衡与非平衡之间复杂的转化模式使生态系统服务研究备受阻力,如何科学地解析生态系统服务内在调控机制是实现从自然资源利用到生态系统功能优化的关键。从论述生态系统稳态转换驱动机制入手,阐明扰动发生后稳态转换的路径、生态系统功能对扰动的响应模式;基于稳态转换视角深入诠释生态系统服务内涵及变化过程,以“结构-过程-功能-服务-人类福祉-可持续性”为核心架构来发展生态系统服务理论框架,并从生态系统敏感性和恢复力等内在属性探讨生态系统服务对结构和功能变化的响应情况;解析当土地利用变化超过生态系统阈值时,各项生态系统服务间的互馈作用。基于稳态转换视角评述生态系统服务变化过程与作用机制,以期为生态系统服务研究及生态系统管理提供新视角。

2012-2020年内蒙古半干旱草原碳水通量关键参数观测数据集——基于长期降水格局控制实验

增温导致全球降水格局发生显著变化,这将显著影响我国北方半干旱草原植被生长和生态系统功能。碳水通量作为生态系统功能的关键过程,决定了生态系统的碳固持能力与资源利用策略。因此,明确生态系统碳水通量对降水格局变化的响应及其控制因子,有助于评估气候变化背景下我国草原生态系统碳汇功能的变化。但是,目前关于草原生态系统碳水过程对降水格局变化响应方面尚缺乏长期的控制实验研究与观测数据。本研究基于内蒙古锡林郭勒草原长期降水格局控制实验(包括7个降水量与降水频度变化处理),采用静态箱式法,通过红外气体分析仪进行测定,对2012–2020年生态系统碳水通量交换关键过程季节动态长期观测数据进行了整理与质量控制。本数据集主要包括气象环境数据(降水量、大气温度、土壤水分含量和土壤温度等)和碳水通量数据(生态系统总初级生产力、生态系统呼吸、生态系统净碳交换量、生态系统蒸散、碳利用效率和水分利用效率)两部分。初步结果表明,干旱显著降低碳水通量,但增水对其影响不显著;所有通量相关指标在停止处理后第一年就恢复至对照水平。本数据集的发布将为进一步加深我国草原生态系统碳水循环及其耦合过程对降水格局变化响应的研究与机制理解提供重要数据基础。

栀子苷体内吸收、分布、代谢和排泄过程及其肝毒性研究进展

栀子是我国首批公布的药食同源物,兼具临床药用和日常食用价值,应用前景广阔。但近年来多有文献报道其主要活性成分栀子苷具有肝毒性,这使得其安全性日益受到重视。栀子苷可通过胃肠道、皮肤、鼻腔吸入、肌肉注射和静脉注射等方式进入体内;进入体内后广泛分布在肾、脾、肝、心、肺和脑等器官中;在Ⅰ相反应阶段主要发生水解反应,京尼平是其主要水解产物,京尼平进一步与氨基、葡萄糖醛酸和磺酸基等发生Ⅱ相结合反应;栀子苷经过体内代谢后多以栀子蓝形式排出体外。对于栀子苷毒性参数研究多集中在半数致死剂量以及观察到有害作用的最低水平,尚未见文献报道其未观察到有害作用水平。栀子苷肝毒性效应表现为影响大鼠行为、肝指数增加、肝功能指标升高、肝细胞损害、胆汁淤积和影响肝窦状隙等,其肝损伤机制包括引发共价结合反应,影响代谢酶表达和活性,引起胆汁酸稳态失衡、氧化应激、炎症反应和肝细胞凋亡等。

川陈皮素干预阿尔茨海默病作用机制研究进展

川陈皮素来源于中药陈皮的多甲氧基黄酮(polymethoxyflavonoids,PMFs)成分,具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎、抗肥胖和抗动脉粥样硬化等功效,现代研究发现其在治疗阿尔茨海默病方面具有良好的潜力。阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种神经系统退行性疾病,是严重的健康和社会问题,药物治疗为最常用的治疗手段。川陈皮素通过抑制淀粉蛋白β-分解酶1的活性,增加中性内肽酶的活性,调控cAMP/PKA/ERK,减轻淀粉样蛋白神经毒性;提高乙酰胆碱转移酶的活性、降低乙酰胆碱酯酶活性,增强谷氨酸受体-1的磷酸化水平,提高神经元突触可塑性;调节活性氧、超氧化酶歧化物、丙二醛水平及细胞凋亡相关基因,减轻神经细胞氧化损伤;调节PI2K/AKT和NF-κB信号通路、调控炎症因子水平,减轻神经炎症损伤;逆转Tau蛋白的过度磷酸化,改善微管细胞骨架紊乱;调节胰岛素信号传导和线粒体功能,改善昼夜节律、睡眠周期失调。表明川陈皮素通过多种机制发挥防治AD的作用,但目前关于川陈皮素治疗AD的临床研究尚少,应进一步加强相关研究,以期为AD治疗新药的研发提供前期基础。

长江流域降雨侵蚀力时空变化及成因分析

基于1961-2017年均一化逐日降水资料,采用线性回归及Mann-kendall显著性检验、Spearman秩偏相关、广义极值分布等方法对长江流域年降雨侵蚀力及侵蚀性的降雨特征时空分布特点、变化趋势和成因、10年一遇次降雨侵蚀力极端变化进行分析,并从总体趋势和极端变化角度综合探讨导致土壤水蚀加剧的气候危险性格局,为长江流域生态环境保护、可持续发展及制定针对性精细化水土保护措施和流域治理提供参考。结果表明:1)1961-2017年,长江流域年降雨侵蚀力和年侵蚀性的降雨量、降雨日数、雨强变化速率增加,雨强增加趋势明显;2)流域和大部分分区年降雨侵蚀力增加主要受年侵蚀性降雨量和雨强增加变化的影响,多数分区因雨强的显著增加起主导作用;3)71.6%的站点年降雨侵蚀力变化速率增加,10年一遇次降雨侵蚀力1961-2017年相对1961-1990年时段增加的站点比例为61.2%;4)1961-2017年年降雨侵蚀力增加趋势和/或10年一遇次降雨侵蚀力后一时段增加,均可能造成土壤水蚀加剧的危险,长江流域水蚀气候危险性增加的站点范围广,比例多达81.5%,对水土流失预防和治理十分不利。

基于UPLC-MS/MS成分分析结合网络药理学预测新会陈皮黄酮类成分质量标志物

目的基于UPLC-MS/MS成分分析结合网络药理学方法预测新会陈皮黄酮类成分质量标志物。方法首先,于茶枝柑成熟期在新会收集茶枝柑果皮,用UPLC-MS/MS测定其黄酮类成分,取含量在前25%的化合物作为分析对象,通过检索中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)和SwissTargetPrediction数据库获取各成分的靶点信息,并采用Cytoscape软件构建黄酮成分—靶点网络以筛选可能的核心成分,同时利用STRING网站构建含量为前25%的成分靶点PPI网络以筛选核心靶点。其次,利用GO和KEGG富集分析方法初步评估核心靶点生物活性,并在核心成分与核心靶点存在互作关系的基础上构建核心成分—靶点—通路网络图,依据人类蛋白质图谱数据库的组织表达信息进一步构建靶点—组织分布网络。最后,使用AutoDockTools软件计算成分—靶点分子对接结合能,并使用文献佐证核心成分的有效生物活性。结果利用成分—靶点网络筛选的核心成分与PPI网络筛选的核心靶点间的互作关系,成功构建了核心成分—靶点—通路网络图。通过进一步的网络分析识别出两个核心成分柚皮苷和川陈皮素,其作用靶点分子为RAC-α丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(RAC-αserinel threonine-protein kinase,AKT1)、有丝分裂原激活蛋白激酶(mitogen-actirated protein kinase,MAPK)3、MAPK1、原癌基因酪氨酸—蛋白激酶(protooncogene tyrosine-protein kinase,SRC),在大脑皮层、皮肤、睾丸等组织中主要依赖化学致癌受体激活通路及脂质和动脉硬化通路发挥药理作用。分子对接显示核心成分与作用靶点的结合能均较低,且作用靶点的生理活性、组织分布与文献报道的成分生物活性及作用组织一致。结论柚皮苷和川陈皮素可作为新会陈皮的质量标志物,是评价新会陈皮质量的物质基础。

植物对镉吸收、转运及耐性调控机制研究进展

随着工农业的发展,我国土壤镉污染现象普遍。土壤中的镉移动性强、毒性高,易被植物吸收,产生毒害效应。为全面了解镉在植物体内的吸收、转运过程及植物镉耐性的分子调控机制,本文系统综述了植物体内镉吸收、转运的吸收蛋白和排出蛋白的种类、分布及功能,并对植物镉耐性基因表达的转录因子调控和microRNA调控研究进行了总结与展望,以期为植物对镉的吸收、转运及耐性调控机制研究提供参考。

人类世时代背景下城市适应气候变化的若干思考

大量科学证据表明,地球已经进入被科学界称之为人类世时代的新的地质时代。在要素大加速、复杂性和互连性增加,不可逆过程增多为特征的人类世时代,涌现出系统性风险等新型风险。城市化是人类社会发展的高级阶段,但以化石能源为基础的城市建设和发展对地球生态环境也产生了巨大影响。全球气候变化影响与城市快速发展两者的叠加,使城市适应气候变化过程中所面临的灾害风险日趋复杂化、综合化和多样化。本文从介绍人类世时代概念和特征出发,指出城市作为人类社会发展的高级阶段。在全球人口持续增加、城市自身发展日趋复杂等不可逆过程驱动下,城市面临的灾害风险也将日趋复杂化、综合化和多样化。应用作者研究团队提出的ISEET系统分析框架,本文从综合风险防范角度,围绕城市系统的复杂性、信息通讯技术快速发展和气象信息服务产业发展等维度,指出城市适应气候变化行动必须既要考虑与城市防灾减灾结合,更应积极融入到城市长期可持续发展进程中。

栀子现代药理作用研究进展

栀子是茜草科植物栀子的干燥成熟果实,具有泻火除烦、清热利尿、凉血解毒之功。栀子主要含环烯醚萜、黄酮、三萜、有机酸和挥发油等多种化学成分,药理作用丰富。栀子属首批药食两用资源,有一定的开发和利用价值,其相关活性成分和药理作用研究也逐渐广泛深入。本文对近几年报道的栀子通过抑制炎症通路和氧化应激反应发挥神经保护作用,抑制α-糖苷酶,激活胰高血糖素样肽-1受体信号通路降血糖,调节神经营养因子和单胺类神经递质水平抗抑郁,以及降低胆固醇、低密度脂蛋白水平,改善血管内皮功能紊乱,调节动脉粥样硬化等方面的研究进行综述,以期深入理解栀子药理活性和作用机制,促进中药资源的开发与利用。

微生物介导的热融湖碳循环关键过程研究进展

极地超常的变暖引起多年冻土不断退化并形成热融湖,该过程释放温室气体与气候变暖形成正反馈。微生物在碳循环不同环节均发挥着重要作用,理解热融湖中微生物对碳循环的调控机制,对于应对未来气候变化具有重要意义。综述了热融湖微生物参与的关键碳循环过程:梳理了热融湖形成过程和形成后微生物群落组成与分布;对有机碳分解、产甲烷和甲烷氧化等过程中涉及的主要微生物类群进行了总结;凝练了微生物对碳循环的调控机制及受环境变化的影响机制与要素。基于已有研究,得出如下认识:(1)多年冻土融化形成热融湖主要以陆生有机质为主,一些营养物质如磷酸盐、植物纤维素和亮氨酸残基等生物聚合物从陆地进入水体。(2)在多年冻土融化形成热融湖过程中,随着温度和通气条件的改善,有机质及各种生物聚合物可利用性增加了微生物功能基因多样性,提高了微生物对有机碳的分解潜势。温度、底物、溶解氧等和微生物群落的变化引起微生物代谢途径等的改变,从而影响了甲烷产生、甲烷氧化及固碳等过程,最终影响碳循环。(3)为了加深对热融湖中微生物介导碳循环过程的理解,提出了未来研究的方向:借助宏基因组技术及室内培养实验更加清晰地揭示微生物对碳循环各个过程的调节机制,加强不同环境条件下热融湖碳排放的野外观测,探索利用微生物来减轻气候变化的负面影响。

基于CiteSpace的陈皮知识图谱可视化分析

目的通过文献计量学软件CiteSpace对陈皮的研究现状及热点进行可视化分析,探索近年来全球学者在陈皮研究领域的科研协作态势,梳理其研究热点的动态变化,为未来的研究方向提供参考。方法系统检索中国知网(CNKI)和Web of Science数据库关于陈皮的相关文献,使用CiteSpace软件对研究作者、研究机构及关键词等方面进行可视化展示,对陈皮的研究现状及发展趋势进行分析。结果经过筛选,最终纳入与陈皮相关的中文文献497篇,其中关注广陈皮的文献123篇;与陈皮相关的英文文献276篇。文献作者分析显示成都中医药大学刘友平是陈皮研究发文量最多的作者,研究机构发文量最多的是成都中医药大学,存在以成都中医药大学、无限极(中国)有限公司-华南农业大学、中山大学等机构为核心的3大机构合作群,对广陈皮的研究合作关系密切;文献关键词分析显示陈皮的研究内容主要集中在化学成分、药理作用和质量评价等方面,其中如何保证陈皮的品质和安全是目前的研究热点。结论陈皮研究目前仍在持续发展阶段,广陈皮作为道地药材其重要性不可忽视,未来相关领域的研究可围绕陈皮道地性研究、产地溯源研究和功效物质基础研究。此外,陈皮的陈化研究对于实现陈皮产业的高质量发展也具有重要的研究价值。

丙烯酰胺神经发育毒性效应及其机制研究进展

丙烯酰胺(ACR)是一种典型的神经毒物,广泛存在于工业原料及食品中。近年来,大量研究证实ACR会影响胎儿发育,并具有潜在的神经发育毒性,其健康风险备受关注。笔者综述了ACR的体内代谢、神经发育毒性效应及其相关机制,并对ACR神经发育毒性的未来研究方向进行了展望。

华南至东南亚沿海全新世环境演变与史前农业

华南至东南亚沿海地区新石器时期稻作农业的出现并成为主要经济形态显著滞后于长江下游.然而,对于制约华南沿海早期农业扩张的原因存在争议,而且一直以来缺少将考古证据与海岸带沉积与地貌演变的自然过程进行对比.本研究利用全新世孢粉记录集成,结合沿海地区钻孔古环境数据集,探讨了华南至东南亚地区沿海平原的全新世沉积过程与时空演变特征,并对沉积孢粉记录进行了集成.研究区的时空对比表明,以丘陵海岸为主的华南沿海地区在中全新世因海平面上升和海侵作用,海岸线深入陆地丘陵边缘.从6~5 ka BP之后,沉积体系开始从海相为主过渡到陆相的沉积环境,但该时期的海岸带平原土地仍较狭窄,有限的可耕种土地限制了稻作农业的发展空间.虽然在一些南方的考古遗址中发现了5~4 ka BP的水稻相关遗存,但总体揭示的经济形态仍停留在采集、渔猎为主的范畴.三角洲的演变从4 ka BP开始,进入陆地扩张和湿地面积显著增加的阶段,大部分河口湿地和沿海陆地平原逐渐形成一定的规模.尤其在2.5 ka BP之后,三角洲进积作用使平原面积加速扩大,其快速变化与花粉记录指示的稻作农业发展阶段呈现高度的耦合.特别是秦汉前后大规模的农业人口南迁,新的移民带来了先进的集约化水稻种植农业技术,进一步促进了该地区水稻农业的快速发展,并加大了刀耕火种对森林的破坏和引发严重的水土流失.此外,从沿海平原到丘陵山地的早期农业发展也存在滞后现象.本研究揭示了华南和东南亚沿海地区海岸带平原的形成阶段与农业发展过程是基本同步的,印证了人类文明发展与自然环境变化相互制约与依存的人-地关系.

坡度和坡形对爬坡沙丘形成影响的风洞模拟实验

爬坡沙丘是重要的地形障碍沙丘,其形成与地形密不可分。采用室内风洞模拟的方法,选用8°、15°、25°、35°、45°、55°等6个坡度模型和平面、凹形、凸形、凹凸组合形、台阶形5个坡形模型,分别在6、8、10、12、15、18 m·s-1的风速条件下进行近地表风速测量,探讨坡度和坡形对气流及爬坡沙丘形成的影响。此外,在8 m·s-1风速条件下,对上述模型分别进行加沙吹蚀实验,以验证坡度和坡形对爬坡沙丘形成的影响。结果表明:(1)模型对近地表的气流有一定的阻滞和抬升作用,且在近地表处对下层的影响大于上层;(2)25°和35°迎风坡最利于爬坡沙丘的形成,8°和15°次之,45°和55°迎风坡不易形成爬坡沙丘;(3)凹形坡和台阶形坡最适宜爬坡沙丘形成,凹凸组合坡和平面坡次之。

青藏高原不同气候带爬坡沙丘沉积物特征及其环境指示

爬坡沙丘是高原山区广布的一种重要的障碍沙丘类型,其形成主要受地形、沙源和风动力的影响。已有的研究侧重于模拟试验、分布规律、野外观测和沙丘形态等方面,从区域尺度解析不同气候带爬坡沙丘沉积物特征及环境意义的研究还相对缺乏。本文从风沙地貌学、粒度沉积物、地球化学等方面综合分析青藏高原不同气候带爬坡沙丘的风能环境、近地表流场、沉积物特征及物源等。结果表明:①由于物源差异,不同气候区爬坡沙丘沉积物粒度组成不同,主要为细沙和中沙,半湿润区分选好而干旱区分选差;不同地貌部位沉积物的粒度差异较小,且与近地表气流有较好的响应,就地起沙是其形成的基本形式,其中细沙爬坡能力最强。②母岩特征和气候环境影响沉积物的化学元素含量,但粒径大小也是造成其空间差异的关键,微量元素主要集中于河漫滩且不同地貌部位差异较小。③沉积物中常量元素除SiO2富集外,其他均呈现不同程度的淋失或富集,微量元素大多亏损,淋失与富集程度与粒径密切相关。④青藏高原爬坡沙丘沉积物处于大陆风化初期,半湿润区风化程度较强,不同地貌部位沉积物的风化差异较大,与母岩性质、气候环境及沉积分异有关。

细胞模型在土壤污染物毒性评价中的应用进展

土壤污染物主要包括以农药为主要来源的有机污染物以及以重金属污染为主的无机污染物,此外还包括来自城市垃圾的固体污染物以及病原微生物、放射性污染物等^([1])。我国为世界上农药使用量最大的国家^([2])。农药的施用以及工业废水等排放导致有机物、重金属等污染土壤,研究表明,农药暴露会导致接触人群体内氧化应激水平提高,可能在接触人群中引起严重疾病^([3])。尽管近年来农药使用以及污染物排放得到一定控制,但这些土壤污染物仍是威胁生态安全以及人类健康的重要因素,寻找快速简便的方法进行毒性评价具有重要意义。

柴达木盆地托拉海河下游复合新月形沙丘沉积构造探地雷达探测初步结果

运用探地雷达,对柴达木盆地托拉海河下游右岸两个典型复合新月形沙丘进行探测,通过图像处理与影像解译,获取了连续且具一定深度的风沙沉积构造信息,并结合无人机影像、遥感影像与野外实际考察情况,综合分析该研究区内风沙沉积构造与沉积环境。结果表明:(1)选取100 MHz的天线、0.5 m探测步长、1 m的天线间距进行探测,探地雷达图像与无人机影像呈现出很好的对应关系,沙丘内部构造清晰,故使用此参数探测复合新月形沙丘的内部结构可行。(2)托拉海河下游复合新月形沙丘内部沉积构造类型多样,广泛发育正向加积层、垂向加积层等层理。(3)河道与沙丘均向东南方向移动,两个沙丘存在规模持续缩小且两翼拉长、逐渐变得不对称的发育过程。(4)托拉海河下游复合新月形沙丘的发育分为3个时期:快速发育阶段、固定风蚀阶段、蚀余加积阶段。

雅鲁藏布江山南宽谷段爬坡沙丘表层沉积物特征

为揭示雅鲁藏布江山南宽谷段爬坡沙丘的形成过程、物源及沉积学意义,对山南宽谷段朗赛岭爬坡沙丘进行断面采样,分析爬坡沙丘不同地貌部位沉积物的粒度和地球化学元素特征。结果表明:爬坡沙丘表层沉积物以细沙和中沙为主,河漫滩和阶地表现出明显的风水交互特点,迎风坡和背风坡则表现为明显的风成特点;不同地貌部位沉积物粒度特征不同,从河漫滩到迎风坡坡顶,沉积物粒度整体变细,分选逐渐变好,从迎风坡顶到背风坡,分选变差。沉积物的地球化学元素以Si、Al、Fe、Na为主,在不同地貌部位分布差异较小,表明其具有相似的沉积环境,和上陆壳(UCC)相比,除Si以外其余常量元素均有亏损。微量元素集中分布于河漫滩沉积物中,部分存在于稳定矿物中的微量元素可分布于坡麓地带。A-CN-K图解及CIA值揭示了朗赛岭爬坡沙丘处于化学风化的初期,A-CNK-FM图则表明Fe、Mg元素在空间上存在差异,是差异风力风选的结果。从化学风化指标来看,从河漫滩到迎风坡,沉积物的风化程度增强。综上所述,物源和风动力是导致爬坡沙丘粒度和化学元素存在空间差异的重要因素,朗赛岭爬坡沙丘属于近源沙丘,沙源主要是雅鲁藏布江河流相沉积物,不同地貌部位沉积物特征的差异性是对风、水交互作用的积极响应。

中国粮食主产区耕地撂荒程度及其对粮食产量的影响

耕地撂荒严重地影响着我国的粮食安全。以我国粮食主产区为研究区域,在识别撂荒地分布的基础上,测度了撂荒地空间分布格局,并建立耕地撂荒中介效应模型,探究了耕地撂荒对区域粮食产量的影响机制。结果表明:(1)中国粮食主产区耕地撂荒规模为405.53万hm^(2),撂荒率约为5.85%;空间上撂荒地规模分布呈"T"字形空间格局,黑龙江东北部、吉林西北部以及内蒙古南部地区为撂荒地主要集聚区。(2)耕地撂荒对于粮食主产区粮食产量具有显著负向影响,2017年我国粮食主产区因耕地撂荒损失的农田生产潜力达到1339.15万t,损失的粮食产量高达2265.6万t,损失比例达4.69%;内蒙古自治区成为粮食产出损失量和损失比例最大的地区。(3)粮食播种面积、农田生产潜力和农业技术投入均发挥了部分中介作用,系数分别为-0.194、-0.025和0.006。(4)应遵从城乡融合以及农业农村发展态势,强化粮食主产区农业生产现代要素投入与政策扶植,构建粮食生产—耕地休耕空间转换弹性机制,保障我国粮食安全。